FHSST 物理學/單位/簡介
科學專注於研究事物在現實世界中是如何發生的 - 你可以看見、觸碰、聽到、聞到、感覺到或想象的事物,比如時間。
早期的社會有原始的想法,比如一、二或多,然後出現了更復雜的方法來計數,主要與貿易有關。重量、體積和貨幣的單位最初是整數的整體單位,通常用計數棒上的刻痕或粘土板上的標記來記錄。大約 6000 年前,隨著書寫出現,出現了單位,比如國王手臂的長度,以及倍數的概念,比如打和分數,以及基於一半、四分之一等的普通分數。為了描述這些東西,必須仔細測量觀察到的東西。
1791 年,法國大革命後,出版了基於十和十的倍數或分數的十進位制系統。一年十個月和一週十天的想法很快就被放棄了,但對於大多數目的來說,這是一個革命,它整合了標準的重量和度量,比如將秒固定為一米擺的長度,一公斤水的重量等於一升的體積。從 20 世紀 60 年代開始,國際單位制(法語:Système International d'Unités,簡稱“SI”)在美國以外幾乎是通用的,美國仍然更喜歡帝國羅馬度量系統的版本,該系統誕生於 2000 多年前,複雜且不合邏輯。
測量必須始終以適當的單位報告,該單位指定了正在討論的數量型別 - 重量、長度或其他任何型別。對於科學和工程,SI 系統是通用的,不屬於任何人,因此它保持不變,不受政治操縱。早在 1897 年,印第安納州立法機構就試圖(未成功)將圓周率的值設定為 3.2,而 1940 年,在英國,一塊麵包的重量(磅)被立法設定為較低的重量,以在糧食配給期間節省供應,從而產生了“麵包師打”這個說法,因為你需要十三塊新麵包或麵包捲來獲得與 12 塊正確重量的麵包相同數量的麵包!
作為單位重要性的一個簡單示例,假設你需要做窗簾,需要購買材料。店員需要知道需要多少材料。告訴她你需要 2 寬 6 長的材料是不夠的 - 你必須指定單位(即 2 米寬和 6 米長)。如果沒有單位,資訊就不完整,店員就必須猜測。如果你在給玩具屋做窗簾,尺寸可能是 2 釐米寬和 6 釐米長!
不僅長度有單位。任何物理現象的任何測量 - 時間、溫度、力或電壓,僅舉幾例 - 都具有單位。
提示:許多物理問題要求你確定一個特定的數值。當你解決問題時,不要忘記指定答案的單位:即使你得到了正確的數字,除非你包含正確的單位,否則你的答案是不正確的。
在本課程的剩餘部分,我們將使用SI 單位,其定義見下表。這七個單位用於測量基本量,是我們所有工作的基礎,將在下一節中更詳細地討論。
| 基本量 | 名稱 | 符號 |
|---|---|---|
| 長度 | 米 | m |
| 質量 | 千克 | kg |
| 時間 | 秒 | s |
| 電流 | 安培 | A |
| 熱力學溫度 | 開爾文 | K |
| 可計數物質量 | 摩爾 | mol |
| 發光強度 | 坎德拉 | cd |